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稀土元素Y及微晶化对Fe-Cu-Al合金高温氧化行为的影响

作　者: 王为
导　师: 向军淮
学　校: 江西科技师范大学
专　业: 应用化学
关键词: 稀土 Y 微晶化涂层高温氧化
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 38次
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内容摘要

稀土元素及微晶化对多元合金高温氧化性能有非常重要的影响，其综合作用机制比较复杂，目前尚缺乏系统研究。本文以Fe-Cu-Al模型合金为研究对象，研究了稀土元素Y及微晶化对Fe-15Cu-5Al，Fe-15Cu-8Al和Fe-15Cu-10Al合金高温氧化行为的影响，研究结果有助于进一步推进多元合金高温氧化基础理论的建立，并对开发先进高温合金材料具有重要的指导意义。研究了添加0.1at.%和0.3at.%稀土元素Y的Fe-15Cu-5Al在700和800℃、0.1MPa纯氧中的氧化行为，以及Fe-15Cu-5Al-0.3Y微晶涂层的氧化行为。稀土元素Y加速了合金的氧化，稀土元素Y添加越多，合金的氧化越严重，原因在于Y促进了暂态氧化阶段Fe的快速向外扩散与氧化。利用磁控溅射制备的Fe-15Cu-5Al-0.3Y微晶涂层具有典型的柱状晶结构，但涂层的氧化速度非常快。稀土元素Y及微晶化的协同作用促进了Fe的选择性氧化，未对Fe-15Cu-5Al合金起到保护作用，反而极大的促进了合金的氧化。研究了添加0.1at.%和0.3at.%稀土元素Y的Fe-15Cu-8Al在700和800℃、0.1MPa纯氧中的氧化行为，以及Fe-15Cu-8Al微晶涂层的氧化行为。添加0.1at.%的稀土元素，使合金在较短的时间内形成连续的Al2O3层，有效抑制了合金的氧化，起到了改善合金的抗高温氧化性能的作用。0.3at.%稀土元素Y加速了合金氧化。对Fe-15Cu-8Al微晶涂层来说，微晶化促进了Fe的选择性氧化，Fe-15Cu-8Al微晶涂层氧化严重。研究了添加0.1at.%和0.3at.%的稀土元素Y的Fe-15Cu-10Al合金在700和800℃、0.1MPa纯氧中的氧化行为。0.1at.%和0.3at.%稀土元素Y的添加使合金不能形成保护性的Al2O3层，反而促使合金中Fe元素被大量地氧化。稀土元素Y的添加对Fe-15Cu-10Al合金的抗高温氧化性有不利影响。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第1章绪论  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 金属高温氧化的一般概念及过程  10-12
  1.3 影响抗高温氧化的主要因素  12-13
  1.4 高温合金  13-14
  1.5 稀土元素对合金高温氧化性能的影响  14-16
    1.5.1 RE 效应  14
    1.5.2 RE 效应的理论模型  14-16
  1.6 晶粒大小对合金高温氧化性能的影响  16-17
  1.7 稀土元素和晶粒细化共同作用对合金高温氧化性能的影响  17-18
  1.8 论文研究意义及内容  18-21
    1.8.1 研究意义  18-20
    1.8.2 研究内容  20-21
第2章实验方法  21-23
  2.1 实验原理  21
  2.2 高温氧化设备简介  21-22
  2.3 样品制备  22
  2.4 高温氧化实验  22
  2.5 氧化膜的表征  22-23
第3章稀土元素 Y 及微晶化对 Fe-15Cu-5Al 合金高温氧化行为的影响  23-39
  3.1 合金组织形貌及成分  23-25
  3.2 Fe-15Cu-5Al 合金体系在 700℃和 800℃的高温氧化行为  25-36
    3.2.1 氧化动力学  25-28
    3.2.2 氧化膜的形貌及组成  28-36
  3.3 讨论  36-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章稀土元素 Y 及微晶化对 Fe-15Cu-8Al 合金高温氧化行为的影响  39-56
  4.1 合金组织形貌及成分  39-41
  4.2 Fe-15Cu-8Al 合金体系在 700℃和 800℃的高温氧化行为  41-53
    4.2.1 氧化动力学  41-44
    4.2.2 氧化膜的形貌及组成  44-53
  4.3 讨论  53-55
  4.4 本章小结  55-56
第5章稀土元素 Y 对 Fe-15Cu-10Al 合金高温氧化行为的影响  56-71
  5.1 合金组织形貌及成分  56-58
  5.2 Fe-15Cu-10Al 合金体系在 700℃和 800℃的高温氧化行为  58-68
    5.2.1 氧化动力学  58-61
    5.2.2 氧化膜的形貌及组成  61-68
  5.4 讨论  68-70
  5.5 本章小结  70-71
第6章结论  71-72
参考文献  72-77
攻读学位期间的研究成果  77-78
致谢  78

稀土元素Y及微晶化对Fe-Cu-Al合金高温氧化行为的影响

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